WC—Co系硬质合金抗热冲击疲劳性能的研究

研究了ＷＣ－Ｃｏ系硬质合金的热冲击疲劳行为。结果表明,热冲击疲劳裂纹的萌生有一定的孕育期。它的热冲击行为与热循环温度、粘结相含量和冷却速度有关。热循环温度越高,冷却速度越快,则裂纹萌生孕育期越短,裂纹扩展速率越快,吉相含量越高,理解纹萌生孕育期变短,热冲击疲劳断口有明显的疲劳条纹特征。     

钢结硬质合金热疲劳裂纹萌生扩展机理探讨

对GJW50钢结硬质合金进行了20℃-680℃的热循环试验,研究了该合金热疲劳裂纹萌生及扩展机理,重点研究裂纹在其宽度方向上的扩展机理。结果表明：经过一定次数的冷热循环后,与缺口边缘垂直方向萌生多条平行裂纹,其中在缺口尖端处与热循环方向平行的一条微裂纹发展成为主裂纹。裂纹在萌生过程中伴随着严重的氧化腐蚀,二者相互影响,氧化腐蚀促进裂纹的萌生。在主裂纹长大的过程中,与主裂纹平行方向和垂直方向同时萌生多条相互平行的微裂纹;这些微裂纹随着循环次数的增多而长大,最终与主裂纹相连相通,形成主裂纹在宽度方向上的扩展。     

钢结硬质合金GJW50热疲劳开裂的探讨

对钢结硬质合金GJW50试样进行了冷热循环实验,观察了试样在热应力作用下热疲劳裂纹的萌生、扩展以及试样开裂的全过程。结果表明:热疲劳裂纹出现前,在试样的光滑缺口边缘上产生了明显的塑性变形,呈现出凹凸不平。在试样缺口顶端的凹坑内萌生首条裂纹,萌生地是小颗粒的WC粒子集聚区或大颗粒的WC"自裂纹"。萌生的首条裂纹沿着与热循环方向平行的方向扩展,最终成为主裂纹。其扩展途径主要为沿WC聚集区和钢基体相的界面扩展以及在大面积的WC粒子聚集区内扩展。主裂纹遇到钢基体相后受阻,裂纹尖端钝化、转向,寻找耗能少的区域扩展。主裂纹在扩展时形成二次裂纹,但未形成明显上的龟裂;最终,仍然是主裂纹导致试样断裂。     

铝合金疲劳性能的研究进展

在“双碳”的时代背景下,材料的轻量化和安全性受到越来越广泛的关注。铝合金具有密度小、比强度高和耐蚀性好等优点,广泛应用于交通运输和航空航天等领域。结构材料的损坏形式绝大多数是疲劳损坏,占整体的70%左右,因此铝合金的疲劳性能关乎着产品使用安全性。为此,本文介绍了疲劳性能的特点及分类,综述了铝合金疲劳性能的研究现状、影响因素及近年来研究的热门领域。     

硬质合金的疲劳与断裂

硬质合金在使用中一般同时承受多重疲劳的共同作用,了解硬质合金的疲劳破坏机理和提高其疲劳性能是硬质合金研究领域的一个重要方向。综述各种硬质合金工具在不同环境中的疲劳破坏情况,概括目前国内外学者对硬质合金疲劳性能的机理的研究进展。同时介绍本课题组在自行改造的疲劳试验机上对硬质合金多重疲劳开展的一些工作。     

铝合金疲劳性能的研究进展

本文对铝合金疲劳性能的研究进展进行了全面综述,介绍了疲劳裂纹萌生、扩展与失稳阶段各自的机理及对铝合金构件的影响,以及对疲劳裂纹的影响因素和疲劳寿命的估算方法,最后指出今后铝合金疲劳行为的微观机制、提升疲劳性能的方法及疲劳寿命的准确预测等研究方向。     

GJW35钢结硬质合金热疲劳裂纹萌生初步探讨

GJW35钢结硬质合金是一种用于热作工模具的新材料。对该合金的热疲劳裂纹萌生全过程进行了观察,结果表明,在裂纹孕育期间,试样缺口边缘上出现凹坑,且随着循环次数的增加,凹坑数目增多,尺寸增大,热疲劳裂纹在凹坑底部萌生。在缺口前沿区内的微孔也随着循环次数的增加而增多、增大;最终,微孔连结形成裂纹。     

WC-Co硬质合金冲击疲劳行为的研究

利用实验室自制的调温、调频、调载冲击实验机对3种组织成分的WC-Co硬质合金进行了不同实验条件下的冲击疲劳试验,研究了组织成分及实验条件对硬质合金冲击疲劳寿命的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)及透射电镜(TEM)重点分析了疲劳过程中硬质合金微观组织的变化。结果表明:硬质合金的冲击疲劳寿命随试验温度和冲击能量的升高而下降,且随着冲击能量和试验温度的提高其疲劳敏感性增大。WC-Co合金的冲击疲劳断裂主要是以WC/WC界面和粘结相开裂为主,裂纹沿WC/WC和WC/Co界面及在Co相中扩展。随冲击次数的增加WC中位错数量增多并相互缠结,同时Co相发生面心立方-堆垛层错-密排六方的马氏体转变。     

碳化钨钢结硬质合金表面热疲劳裂纹扩展的观察

本文借助于光学显微镜和扫描电镜，全面观察了在热应力的作用下，热疲劳裂纹在GJW50碳化钨钢结理质合金（未经锻造）表面扩展的全过程．观察结果表明，热疲劳扩展方式与硬质合金中的硬质相分布状态有关．小颗粒的硬质相聚集区与钢基体的界面是热疲劳裂纹的主要扩展地；热疲劳裂纹前沿已经开裂的大颗粒硬质相为热疲劳裂纹扩展的必经地．     

GJW50钢结硬质合金热疲劳裂纹扩展的研究

在自约束型热疲劳试验机上对GJW50钢结硬质合金进行了热循环试验，用光学金相显微镜和扫描电镜研究了在热应力的作用下的热疲劳裂纹扩展方式和形态。结果表明：在合金中的两大相——硬质相和钢基体相，热疲劳裂纹优先在硬质相区中扩展；扩展的方式受硬质相粒子的尺寸及分布状态所控制。小颗粒的WC粒子聚集区及该区与钢基体区的交界而是热疲劳裂纹的主要扩展地；大尺寸的WC粒子的“自身裂纹”是热疲劳裂纹的必经之处。由于钢皋体相阻碍热疲劳裂纹的扩展，导致裂纹呈非连续性扩展；热疲劳裂纹是以“搭桥”形式穿过钢基体相；扩展路径的形态呈“折线”和“梯形”形态。     

WC-Co硬质合金热机械腐蚀疲劳性能的研究

采用自行设计的实验装置对两种WC-Co硬质合金在压压循环载荷和循环加热冷却同时作用下的热机械腐蚀疲劳行为进行了研究,研究了冷却介质pH值和Co含量对硬质合金热机械腐蚀疲劳性能的影响,同时采用SEM对断口形貌进行了分析.实验结果表明:疲劳断裂的宏观形貌主要是切断型的断裂,疲劳裂纹稳定扩展区上存在很多摩擦碎屑,在稳定扩展区并没有发现疲劳条纹的存在,瞬断区的断裂形貌与静态断裂特征一致.在本文所提供的热机械腐蚀疲劳实验条件下,并未发现冷却介质pH值对两种WC-Co系列的硬质合金的热机械腐蚀疲劳性能的影响,低Co含量的硬质合金YGH30具有比高Co含量硬质合金YGH60更优异的热机械腐蚀疲劳性能.     

功能梯度硬质合金的发展现状与前景

随着科学技术的发展 ,均质材料的应用已受到限制 ,于是人们开发出功能梯度材料 (FGM )。本文综述了功能梯度硬质合金的分类、制备方法和工业应用 ,并预测了功能梯度硬质合金的发展前景。     

硬质合金的超声电火花复合加工试验研究

硬质合金主要用作工具和结构材料,由于它在结合方面的硬度、强度和耐磨性等独一无二的优良性质,使得它在现代工业中发挥着重要的作用.但因其强度很高,所以不易被传统的机械加工技术加工.针对这些特点进行了超声电火花复合加工试验,研究了脉冲宽度、超声振幅、磨粒大小对加工效率以及表面粗糙度的影响.     

硬质合金弯曲疲劳性能研究

制备5种不同WC晶粒度和粘结相含量牌号硬质合金试样,其中牌号A～D试样进行3点弯曲疲劳S-N曲线测试,试验表明硬质合金低周疲劳性能与横向断裂强度具有一致性,高粘结相含量试样在同应力疲劳循环次数波动性小于低粘结相含量硬质合金。对疲劳断裂试样进行断口形貌特征分析,低晶粒度和低粘结相硬质合金疲劳裂纹出现在WC晶粒聚集或粗大WC晶粒处,断口形貌特征与静态断口形貌特征相似,疲劳特征不明显。大晶粒度和高粘结相硬质合金疲劳特征明显,粘结相Co出现较多韧窝,表面出现疲劳条纹,随循环周次增加,疲劳条纹越窄,粘结相Co韧窝串联,无法维持对WC颗粒粘连,导致其碎裂和剥落。同一应力水平作用下,随循环周次的增加粘结相Co受到的塑性变形越大,韧窝特征越明显,WC晶粒破碎或剥落越严重,孔隙越多。另对牌号A和牌号E不同工艺制备的试样进行同一应力下疲劳性能对比试验,结果表明不同的制备工艺与处理工艺对硬质合金疲劳性能有较大影响,且与后续使用性能有较强的对应性。     

工业4.0时代硬质合金发展的思考

本文综述了工业4.0的基本概念以及形成背景,重点讨论了工业4.0时代对硬质合金生产制造中原料及产品、员工作用、个性化定制等要求,在此基础上说明了我国硬质合金发展在工业4.0时代所面临的问题,并指出标准化和稳定化是其中的关键点。工业4.0时代对现有的机械加工业提出了升级优化的要求,这些同样也适用于硬质合金行业,机器人在硬质合金生产中的应用尤为重要。     

WC-Co硬质合金磨损性能研究进展

WC-Co硬质合金作为重要的耐磨材料,其不同工况下的耐磨性被广泛研究。本文对硬质合金耐磨性的测试方法、耐磨性与微观组织结构之间关系以及硬质合金在测试条件下和实际使用条件下的磨损机理进行了综合评述。WC粒度越粗、粘结相越多,硬质合金耐磨性越差。硬质合金一般存在以下磨损机制:粘结相的挤出与移除,WC颗粒的断裂与破碎,WC颗粒的脱落。矿用硬质合金的失效机制主要有:岩石覆盖层形成,岩石碎片与硬质合金形成混合层,岩石侵入硬质合金内部粘结相脆化与退化;硬质合金内微观裂纹的形成;WC颗粒内微观裂纹的形成;WC颗粒的氧化与腐蚀。     

硬质合金PECVD设备的研究

等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)是一种利用高压电场 ,使含有涂层元素的化合物或单质气体激发成等离子体 ,加速化学反应 ,降低沉积温度、提高沉积速率的一种涂层技术 ,使硬质合金表面性能强化 ,并保持基体原有抗弯强度。本文主要介绍了一种硬质合金PECVD设备 ,该设备结构简单 ,能实现低温条件下的化学气相沉积 ,等离子体起到增强沉积反应的作用 ,实验表明该设备能较好地完成TiN -TiCN复合涂层 ,也为进一步研究提供了参考。     

再生WC-Co粉制备硬质合金的研究

本文以再生WC粉混合制备YG8硬质合金为研究对象,对硬质合金性能和组织进行分析。结果发现,与原生WC粉末制备的硬质合金相比,再生粉末制备的硬质合金矫顽力有所提高,而钴磁和抗弯强度等性能下降明显;金相分析发现组织中出现明显的脱碳现象。     

基于正交试验的硬质合金电火花加工实验分析

为研究在不同电参数条件下加工性能的变化规律,本文采用正交试验研究了用紫铜电极对硬质合金在不同脉冲宽度、脉冲间隙、峰值电流、伺服电压的加工条件下的影响规律。     

硬质合金线切割加工变质层的形成及对材料性能的影响

从微观角度对硬质合金线切割加工变质层的形成机理进行了分析,探讨了影响变质层厚度的因素,并就变质层厚度对材料抗弯强度的影响进行了分析.提出了减少变质层厚度的措施.